43PLC项目教学教案

项目四交通信号灯自动控制设计子项目3交通灯白天/黑夜及紧急工作控制【教学目的】在实际控制情景中，应用前面2个子项目中学习的PLC编程元件和步进指令知识，以及新知识按照PLC控制设计的工作流程，对交通信号灯自动控制进行整体汇总设计。感受和学习控制系统整体设计的流程和方法技巧。掌握选择性分支的状态转移图和梯形图程序编写的方法技巧，了解复杂流程及跳转流程的程序编制。【过程与方法】通过教师与学生的互动合作完成示范项目（物料分捡系统的自动控制）的设计和调试；通过教师的点拨、指导答疑和学生的思考设计、现场调试，完成实训项目（交通灯白天/黑夜及紧急工作控制）的设计和调试。继续感受和体会PLC步进顺控程序设计的工作流程，培养工程素质和综合能力，体验解决实际问题的过程，学会解决实际问题的方法。涉及到的新知识通过课程网络平台提供，学生提前下载，自主学习，教师只对重点内容进行讲解。【教学重点】1、系统项目汇总设计的工作流程和方法技巧。2、步进顺控指令的选择性分支结构3、步进顺控指令的综合应用。【教学难点】选择分支与汇合的状态转移图和梯形图程序编写【教学方法】示范引导、项目实训【教学时间】3课时【项目说明】十字路口交通信号灯自动控制系统有白天和黑夜两种方式。按下启动按扭开始工作，按下停止按扭停止工作。白天/黑夜开关断开时为白天工作方式，闭和时为黑夜工作方式。白天和黑夜工作的时序分别如下图所示。遇到紧急情况时，东西、南北某一方向可以保持绿灯长亮，另一方向则保持红灯长亮。【项目分析】子项目3是在完成前2个子项目的基础上对整体项目进行的完善设计与调试。主要完成白天/黑夜两种工作方式的选择设计、黑夜工作控制程序以及紧急情况的中断控制程序设计与调试。要用选择分支结构的步进顺控思想和中断控制思想进行设计。本项目的起动设备也比较多。有系统起动按钮和停止按钮，有选择工作方式的白天/黑夜开关，还有应对紧急情况的东西/南北向的紧急起动按钮；本项目的工作方式比较多，有白天正常工作、黑夜正常工作以及紧急工作三种情况。前面两种可以按正常方式进行选择运行，紧急方式要按照紧急中断进行处理；各种工作方式的切换。【涉及到的新知识】选择分支与汇合的状态转移图和梯形图程序编写。扩展知识：步进顺控程序的其它编制方法。提前告之，让学生进行预习。一、示范项目：物料分捡系统的自动控制1、项目说明图1为使用传送机将大、小球分类后分别传送的系统示意图。左上为原点，动作顺序如下：向下，吸住球，向上，向右运行，向下，释放，向上和向左运行至左上点（原点），抓球和释放球的时间均为1秒。2、项目分析当机械臂下降时，若电磁铁吸着的是大球，下限位开关SQ2断开，若吸着小球则SQ2接通（以此判断是大球还是小球）。这是选择分支结构的控制实例。【知识准备】选择性分支结构的步进顺控设计法1、选择性分支结构从多个流程顺序中选择执行某一个流程，称为选择性分支结构。S20为分支状态，该状态转移图在S20步以后分成了三个分支，供选择执行。当S20步被激活成为活动步后，若转换条件X0成立就执行左边的程序；若X10成立就执行中间的程序，若X20成立则执行右边的程序，转换条件X0、X10及X20不能同时为ON。S50为汇合状态，可由S22、S32、S42任一状态驱动。2、选择性分支结构的编程编程原则是先集中处理分支转移情况，然后依顺序进行各分支程序处理和汇合状态。3、示范项目设计过程【动动手】选择输入输出设备，分配地址，绘制I/O接线图。输入：X1――左限位开关，X2――下限位开关（小球动作、大球不动作）X3――上限位开关，X4――释放小球的右限位开关，X5――释放大球的右限位开关，X0――系统的起动开关；输出：Y0――机械臂下降，Y2――机械臂上升，Y1――吸球电磁铁，Y3――机械臂右移，Y4――机械臂左移，Y5――机械臂停在原点的指示灯。【动动手】绘制物料分捡系统自动控制的状态转移图。【动动手】绘制物料分捡系统自动控制的梯形图程序和指令表程序。【程序调试】接好电源线、通讯线及输入输出信号线，输入程序并进行调试，直至满足要求。【思考并实践】若起动前需要手动回原点操作，怎样修改程序？【知识拓展】步进顺控程序的其它编制方式步进顺控程序还可以不用步进指令而用其它方式进行编制，如启保停电路方式、置位复位电路方式等。这两种方式都可以用辅助继电器M来代替状态继电器进行编程。这两种编程方式的梯形图中要注意处理好前级步的复位问题。①启保停电路方式：要点：处理好每一步的自锁和前级步的复位问题②置位复位电路方式：要点：处理好前级步的复位问题二、实训子项目3：交通灯白天/黑夜及紧急工作控制【实训要求】*明确实训任务，读懂控制要求；*学生2-3人一组，共同完成实训任务；*拟定控制方案，选择输入输出设备，画出整体I/O接线图，编制全部的控制程序；*现场调试程序直至符合要求。*编写实训报告。【实训建议】*先整体分析，选择输入输出设备，绘制系统I/O总接线图，*再汇制总的状态转移图，*编制总梯形图程序和指令表程序，注意各个子项目的衔接处理。*每完成一步后经指导老师认可再进行下一步。【指导答疑】本次实训过程中可能出现以下问题：*各个子项目的衔接处理问题*各种工作方式的转换问题和时序协调问题应指导学生注意突破下面的难点：*各种工作方式的正常转换和时序协调*紧急中断程序的设计【项目验收与点评】结合学生完成的情况进行点评并给出考核成绩。【优秀作品展示】展示优秀的设计方案和调试结果，激发学生热情。附：实训考核验收标准。项目内容满分评分要求备注交通信号灯自动控制装置1．正确选择输入输出设备及地址并画出I/O接线图15设备及端口地址选择正确，接线图正确、标注完整输入输出每错一个扣5分，接线图每少一处标注扣1分2．正确编制梯形图程序35梯形图格式正确、程序时序逻辑正确；白天/黑夜工作方法正确；整体结构合理。每错一处扣5分3．正确写出指令语句程序10各指令使用准确。每错一处扣5分4．外部接线正确15电源线、通讯线及I/O信号线接线正确每错一处扣5分5．写入程序并进行调试15操作步骤正确，动作熟练。（允许根据输出情况进行反复修改和完善。）若有违规操作，每次扣10分6．运行结果及口试答辩10程序运行结果正确、表述清楚，口试答辩正确对运行结果表述不清楚者扣5分